(57)【要約】【課題】  オプティックスコープでフォーカスを多様に変化させて、マイクロレンズの平面図イメージの円の直径を測定し、インライン上でマイクロレンズの曲率を計算することができるイメージセンサーのマイクロレンズの曲率モニタリング方法を提供する。【解決手段】  マイクロレンズの最も上部分にスコープをフォーカシングして、第１円の直径又は領域を測定する段階と、前記マイクロレンズの上部分より低い部分に前記スコープをフォーカシングして、第２円の直径又は領域を測定する段階と、前記測定された第１、第２円の直径又は領域を用いて、前記マイクロレンズの曲率を計算する段階とを備えることを特徴とする。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロレンズの最も上部分にスコープをフォーカシングして、第１円の直径又は領域を測定する段階と、
前記マイクロレンズの上部分より低い部分に前記スコープをフォーカシングして、第２円の直径又は領域を測定する段階と、
前記測定された第１、第２円の直径又は領域を用いて、前記マイクロレンズの曲率を計算する段階と
を備えることを特徴とするインライン上マイクロレンズの曲率モニタリング方法。
【請求項２】
前記マイクロレンズの上部分より低い部分で前記スコープをフォーカシングする段階は、前記スコープの焦点深度を変化させることを特徴とする請求項１に記載のインライン上マイクロレンズの曲率モニタリング方法。
【請求項３】
前記スコープの焦点深度は、前記マイクロレンズの厚さの範囲で変化させることを特徴とする請求項２に記載のインライン上マイクロレンズの曲率モニタリング方法。
【請求項４】
前記第１円および第２円は、トップビューイメージであることを特徴とする請求項１に記載のインライン上マイクロレンズの曲率モニタリング方法。
【請求項５】
前記第１円および第２円は、前記マイクロレンズの直径に相応した大きな円と異なるコントラストを有することを特徴とする請求項１に記載のインライン上マイクロレンズの曲率モニタリング方法。
【請求項６】
前記最も上部分および低部分と、他の第３部分で前記スコープをフォーカシングして、第３円の直径または領域を測定し、前記測定された第３円の直径または領域を更に用いて、前記マイクロレンズの曲率を計算する段階をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のインライン上マイクロレンズの曲率モニタリング方法。
【請求項７】
前記第１円の第１直径を測定する段階と、
前記第２円の第２直径を測定する段階と、
前記測定された第１円および第２円の第１、第２直径を用いて、前記マイクロレンズの曲率を計算する段階と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のインライン上マイクロレンズの曲率モニタリング方法。
【請求項８】
前記最も上部分および低部分と、他の第３部分で前記スコープをフォーカシングして、第３円の第３直径を測定し、前記測定された第３直径を更に用いて、前記マイクロレンズの曲率を計算する段階を更に備えることを特徴とする請求項７に記載のインライン上マイクロレンズの曲率モニタリング方法。
【請求項９】
前記マイクロレンズの曲率を計算する段階は、前記スコープの焦点深度の関数として、前記第１、第２直径を３次元イメージに描写して曲率を計算することを特徴とする請求項１に記載のインライン上マイクロレンズの曲率モニタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインライン上でマイクロレンズの曲率をモニタリングする方法に関し、特に、オプティックスコープ(optic scope）でフォーカスの変化によるマイクロレンズの平面図イメージ(top view image）の円の直径を測定することにより、インライン上でマイクロレンズの曲率を計算することができるようにしたインライン(in-line）上でマイクロレンズの曲率をモニタリングする方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、イメージセンサーは、光学的映像を電気的信号に変換させる半導体装置である。イメージセンサーを大まかに分類すると、光を感知する光感知素子と、感知された光を電気的信号として処理する論理回路部とに分けられる。光感度を高めるためには、イメージセンサーの全体面積のうち、前記光感知素子の面積が占める割合を大きくすべきであるが、面積が制限されているため限界がある。このため、ＣＭＯＳイメージセンサーの光感度を高めるためには、光感知素子以外の領域に入射される光を光感知素子として入射させて光感度を高めなければならない。このために開発されたのが、カラーフィルターアレイの上端部に各光感知素子に相応して形成されたマイクロレンズである。
【０００３】
以下、添付図面を参照しつつ、従来技術によるＣＭＯＳイメージセンサーのマイクロレンズ製造方法について説明する。
図１は、従来技術によるＣＭＯＳイメージセンサーの構造断面図である。
従来技術によるＣＭＯＳイメージセンサーのマイクロレンズの製造工程は、図１に示す如く、各セル領域の基板にフォトダイオードなどの光感知素子(図示せず）と、前記光感知素子で感知された光を電気的信号として処理するための論理回路部(図示せず）例えば、複数のトランジスタとを形成する。
また、前記光感知素子および論理回路部が形成された各セル領域の基板１０１に、カラーフィルターアレイ１０２層を形成する。この時、前記カラーフィルターアレイ１０２層は、赤、緑、青などのカラーフィルター層が各光感知素子に対応して形成される。
【０００４】
その後、前記カラーフィルターアレイ１０２層上に平坦層１０３を形成し、前記平坦層１０３上には、前記各光感知素子に対応するように、マイクロレンズ１０４を形成する。
従来技術によるＣＭＯＳイメージセンサーは、このような製造工程により製造されるが、前記製造工程のうち、最後の工程に属するカラーフィルターアレイ工程およびマイクロレンズ工程は、ＣＭＯＳイメージセンサーの色特性に最も直接関連のある工程であり、特に、前記マイクロレンズの曲率の管理は、イメージセンサー工程における要素のうち、最も重要な項目である。しかし、現在の工程ラインでは、前記マイクロレンズの曲率をモニタリングすることができる方法が提示されておらず、単にマイクロレンズのスペーサを測定して工程を管理している。
【０００５】
図２は、従来のＣＤ−ＳＥＭでマイクロレンズ間のスペーサを測定した写真である。
上述したように、工程ライン上でマイクロレンズの曲率を測定することができず、図２に示す如く、単に工程ライン上で、ＣＤ−ＳＥＭを用いて、マイクロレンズ間のスペーサを測定して工程を管理している。
また、前記工程ライン上で、マイクロレンズの曲率を測定することができないため、前記マイクロレンズの工程が完了したイメージセンサーの基板をリジェクトして、断面ＳＥＭイメージを通してマイクロレンズの曲率を確認している。
【０００６】
図３は、従来の量産基板をリジェクトしてマイクロレンズの曲率を確認する方法を示した図である。
すなわち、図３に示す如く、マイクロレンズの曲率を測定するためには、所定周期ごとに量産された基板をリジェクトして断面ＳＥＭを作る。その後、断面ＳＥＭでマイクロレンズの水平長さおよび高さなどを測定してマイクロレンズの曲率を計算する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、かかる従来技術によるＣＭＯＳイメージセンサーの製造方法には、次のような問題点があった。
第一に、従来のイメージセンサーの製造工程は、イメージセンサーの主要工程要素であるマイクロレンズの曲率を工程ライン上でリアルタイムでモニタリングすることができないため、マイクロレンズ工程の異常の有無を正確に確認することができない。
第二に、マイクロレンズの曲率をモニタリングするためには、量産製品をリジェクトしなければならず、リジェクトされた製品を用いることができないため、生産性が低下する。
【０００８】
本発明の目的は、オプティックスコープでフォーカスを多様に変化させて、マイクロレンズの平面図イメージの円の直径を測定し、インライン上でマイクロレンズの曲率を計算することができるイメージセンサーのマイクロレンズの曲率モニタリング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るインライン上マイクロレンズの曲率モニタリング方法は、マイクロレンズの最も上部分にスコープをフォーカシングして、第１円の直径又は領域を測定する段階と、マイクロレンズの上部分より低い部分にスコープをフォーカシングして、第２円の直径又は領域を測定する段階と、測定された第１、第２円の直径又は領域を用いて、マイクロレンズの曲率を計算する段階とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明において好ましくは、マイクロレンズの上部分より低い部分でスコープをフォーカシングする段階は、スコープの焦点深度を変化させる。
【００１１】
また、本発明において好ましくは、スコープの焦点深度は、マイクロレンズの厚さの範囲で変化させる。
【００１２】
また、本発明において好ましくは、第１円および第２円は、トップビューイメージである。
【００１３】
また、本発明において好ましくは、第１円および第２円は、マイクロレンズの直径に相応した大きな円と異なるコントラストを有する。
【００１４】
また、本発明において好ましくは、最も上部分および低部分と、他の第３部分でスコープをフォーカシングして、第３円の直径または領域を測定し、測定された第３円の直径または領域を更に用いて、マイクロレンズの曲率を計算する段階をさらに備える。
【００１５】
また、本発明において好ましくは、第１円の第１直径を測定する段階と、第２円の第２直径を測定する段階と、測定された第１円および第２円の第１、第２直径を用いて、前記マイクロレンズの曲率を計算する段階とを備える。
【００１６】
また、本発明において好ましくは、最も上部分および低部分と、他の第３部分でスコープをフォーカシングして、第３円の第３直径を測定し、測定された第３直径を更に用いて、マイクロレンズの曲率を計算する段階を更に備える。
【００１７】
また、本発明において好ましくは、マイクロレンズの曲率を計算する段階は、スコープの焦点深度の関数として、第１、第２直径を３次元イメージに描写して曲率を計算する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るインライン上でマイクロレンズの曲率をモニタリングする方法には次のような効果がある。
第一に、インライン上で基板を損傷させることなく、マイクロレンズの形態を分かることができるので、マイクロレンズの曲率をモニタリングすることができ、イメージセンサーの信頼性の維持に効果的である。
第二に、量産基板の曲率を確認するための基板リジェクトをしなくても済むため、会社の営業利益を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るインライン上でマイクロレンズの曲率をモニタリングする方法の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
本発明のインライン上でマイクロレンズの曲率をモニタリングする方法は、オプティックスコープでマイクロレンズにフォーカシングする焦点の深度を変化させることにより、平面図イメージでマイクロレンズの形態が変化しながら、他の円とコントラストの差が生じる円が見られ、本発明はその円の直径を測定して、実際のマイクロレンズの曲率を計算する方法である。
【００２１】
図４は、本発明のスコープのフォーカスをマイクロレンズの頂点部に合わせた時のイメージを示した図である。図４に示すように、カラーフィルターアレイ１０２上にフォトレジストを用いた平坦層１０３が蒸着されており、さらに平坦層１０３上にマイクロレンズ１０４が蒸着されている。カラーフィルターアレイ１０２の下部の形成過程は従来技術と同様である。
オプティックスコープ２０１のフォーカスをマイクロレンズ１０４のトップ部に合わせた時、マイクロレンズ１０４の底部からフォーカスの位置２０２までの高さはＺ０であるが、これはマイクロレンズ１０４の高さと同様であり、フォーカスの位置２０２がマイクロレンズの曲率を形成するトップ部である中央にあることがわかる。
【００２２】
図５は、本発明のスコープのフォーカスをマイクロレンズのトップ部に合わせた時の平面図上のイメージを示した図である。図５に示すように、外部の大きい円１０４はマイクロレンズであり、内部の小さい円２０２はフォーカスの位置である。マイクロレンズ１０４の頂点部にフォーカスを合わせた時、円の平面図上でコントラストの差により円２０２が見られることが分かり。ここで、円２０２の直径はＷ０である。
【００２３】
図６は、本発明のスコープのフォーカスをマイクロレンズの中央部分に合わせた時のイメージを示した図である。
スコープ２０１のフォーカスをマイクロレンズ１０４の中央部分に合わせた時、マイクロレンズ１０４の底部からフォーカスの位置２０２までの高さはＺ１である。フォーカスの位置２０３が図４の場合より低くなっていることがわかる。
【００２４】
図７は、本発明のスコープのフォーカスをマイクロレンズの中央部分に合わせた時の平面図上のイメージを示した図である。図７に示すように、外部の大きい円１０４はマイクロレンズであり、内部の小さい円２０３はフォーカスの位置である。マイクロレンズ１０４の中央部分にフォーカスを合わせた時、平面図上でコントラストの差により円２０３が見られ、ここで、円２０３の直径はＷ１であるが、図５の円２０２の直径より大きいことがわかる。
【００２５】
図８は、本発明のスコープのフォーカスをマイクロレンズの下部に合わせたイメージを示した図である。
オプティックスコープ２０１のフォーカスをマイクロレンズ１０４の下部に合わせた時、マイクロレンズ１０４の底部からフォーカスの位置２０２までの高さはＺ２である。フォーカスの位置２０４が図６の場合より低くなっていることがわかる。
【００２６】
図９は、本発明のスコープのフォーカスをマイクロレンズの下部に合わせた時の平面図上のイメージを示した図である。図９に示すように、外部の大きい円１０４はマイクロレンズであり、内部の小さい円２０４はフォーカスの位置である。マイクロレンズ１０４の下部にフォーカスを合わせた時、平面図上でコントラストの差により見られる円２０４を示した図である。ここで、円２０４の直径はＷ２であるが、図７の円２０３の直径より大きいことがわかる。
【００２７】
図１０は、本発明の実際の基板上でマイクロレンズの上部にフォーカスを合わせた時の平面図上のイメージを示した図である。図１０に示すように、コントラストの差により見られる円２０５のイメージを示している。すなわち、図４、図６および図８のマイクロレンズの厚さ範囲内でスコープのフォーカスを変化させる場合、マイクロレンズの形態によるコントラストの差が発生し、これを３次元のイメージで構成するとマイクロレンズの曲率を計算することができる。
【００２８】
図１１は、本発明の図４ないし図９を用いて３次元マイクロレンズのイメージを示した図である。ここでは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸で形成された３次元の空間と、それぞれ直径の大きさが異なる三つの円２０２、２０３、２０４を示している。Ｚ軸の座標の高さが最も高く、半径の大きさが最も小さい円２０２が図４の円であり、Ｚ軸の座標の高さと半径の大きさが全て中間である円２０３が図６の円であり、Ｚ軸の座標の高さが最も低く、半径の大きさが最も大きい円２０４が図８の円である。
すなわち、Ｘ軸とＹ軸の座標の大きさが最も小さい円２０２が図４の円であり、Ｘ軸とＹ軸の座標の大きさが全て中間である円２０３が図６の円であり、Ｘ軸とＹ軸の座標の大きさが最も長い円２０４が図８の円である。ここで、三つの円２０２、２０３、２０４は、Ｚ軸の正の方向に形成され、Ｚ軸を中心軸として示しているため、それぞれのＸ軸とＹ軸の座標は正の値と負の値をそれぞれ有する。
【００２９】
図１２は、本発明に係るマイクロレンズの曲率モニタリング方法の動作順序図である。
本発明に係るマイクロレンズの曲率モニタリング方法を図１２に基づいて説明する。
前記スコープは、実際にマイクロレンズの最も上部分に焦点が合わせられ(１２０４）、コントラストサークルは、トップビューから見えるようになり、前記コントラストサークルの直径が測定されることができる(１２０６）。
【００３０】
前記スコープは、マイクロレンズの低い部分(即ち、以前の焦点部分より低い部分）に焦点が合わせられることができる(１２０８）。前記焦点ポイントの結果で生じた他の円の直径もトップから測定されることができる(１２１０）。したがって、前記二つのコントラストサークルの直径数値は、マイクロレンズの曲率計算のために十分な情報を提供する(１２１２）。
【００３１】
もし、上記の情報が十分でなければ、前記スコープは、他の直径を測定するために(１２１０）、前記マイクロレンズの他の低い部分に焦点が合わせられる(１２０８）。要求される精密度により、そのような測定は数回繰り返される。例えば、図１に示したように、前記マイクロレンズ１０４と、前記平坦層１０３のようなマイクロレンズ１０４の下部層の間のマイクロレンズの直径を分かることができる。前記最小限二つの焦点ポイントからコントラストサークル情報と共に、前記基本直径は、前記マイクロレンズの曲率をモニタリング、決定するのに十分な情報を提供する。したがって、前記段階(１２０８と１２０１）を介して十分な情報１２１２が得られるまで閉回路を構成できる。
一応、十分な情報が与えられると、前記マイクロレンズの曲率は直径情報１２１４を用いて計算されることができる(１２１６）。
【００３２】
図１３は、本発明に係る典型的なスコープとコントラスト測定システムの説明図である。
図１３を参照すると、本発明に係る典型的なスコープとコントラスト測定システムの例が示されている。
例えば、スコープおよび測定装置１３０２は、前記マイクロレンズ１０４の上側の適当な位置に装着され固定される。前記スコープおよび測定装備１３０２は、前記スコープ２０１と、コントラストサークルの測定部１３０４とで構成されている。
【００３３】
したがって、前記スコープ２０１から焦点がフォーカシングされた光１３０６を前記マイクロレンズ１０４に提供し、カメラ又はコントラスト検出器を備えた前記コントラストサークル測定部１３０４は、在来式レーザーベース測定技術を用いて、コントラストされた反射光を測定することができる。
【００３４】
そして、コンピューター又は他の計算装置(図示せず）を用いて、前記スコープおよび測定装置１３０２によって得られた測定値から前記マイクロレンズの曲率を計算することができる。
【００３５】
上記のように、本発明では、オプティックスコープでフォーカスの変化によるマイクロレンズの平面図イメージの円の直径を測定して、フォーカスの変化(Ｚ軸変化量）による円の直径を計算すると、インライン上でマイクロレンズの曲率を計算することができる。
【００３６】
上記のような方法でマイクロレンズの曲率をインライン上でモニタリングすると、マイクロレンズの曲率を一定にすることができ、このためイメージセンサーのチップの信頼性を確保することができる。
【００３７】
上記では、オプティックスコープのフォーカスを３回可変することと説明したが、これに限定されず、前記のような方法で３回以上フォーカスを可変してそれぞれの円を測定すると、より正確にマイクロレンズの曲率を測定することができる。
【００３８】
以上で説明した内容を通して、当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で、多様な変形および修正が可能であることがわかる。したがって、本発明の技術的範囲は実施例に記載された内容にのみ限定されず、特許請求範囲により定められなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一般的なＣＭＯＳイメージセンサーの構造断面図である。
【図２】従来のＣＤ−ＳＥＭでマイクロレンズ間のスペースを測定する工程を示した図である。
【図３】従来の量産基板をリジェクトしてマイクロレンズの曲率を確認する方法を示した図である。
【図４】本発明のオプティックスコープのフォーカスをマイクロレンズのトップ部に合わせた時のイメージを示した図である。
【図５】本発明のオプティックスコープのフォーカスをマイクロレンズのトップ部に合わせた時の平面図上のイメージを示した図である。
【図６】本発明のオプティックスコープのフォーカスをマイクロレンズの中央部分に合わせた時のイメージを示した図である。
【図７】本発明のオプティックスコープのフォーカスをマイクロレンズの中央部分に合わせた時の平面図上のイメージを示した図である。
【図８】本発明のオプティックスコープのフォーカスをマイクロレンズの下部に合わせた時のイメージを示した図である。
【図９】本発明のオプティックスコープのフォーカスをマイクロレンズの下部に合わせた時の平面図上のイメージを示した図である。
【図１０】本発明の実際の基板上で、マイクロレンズの上部にフォーカスを合わせた時の平面図上のイメージを示した図である。
【図１１】本発明の図４ないし図９を用いて３次元マイクロレンズのイメージを示した図である。
【図１２】本発明に係るマイクロレンズの曲率モニタリング方法の動作順序図である。
【図１３】本発明に係る典型的なスコープとコントラスト測定システムの説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０２  カラーフィルターアレイ
１０３  平坦層
１０４  マイクロレンズ
【図１】
2006189417.tif 000003
【図２】
2006189417.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006189417.tif 000006
【図５】
2006189417.tif 000007
【図６】
2006189417.tif 000008
【図７】
2006189417.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2006189417.tif 000014
【図１３】
2006189417.tif 000015